Таким образом, при Сварке сопротивлением, в первую очередь из-за случайного расположения мест физического контакта, нагрев идет очень неравномерно, с тем большим перепадом температур по сечению свариваемых деталей, чем оно больше и чем больше развит его периметр. Это одна из основных причин, ограничивающих практическое применение сварки сопротивлением деталями относительно малого сечения (проволоками).

На практике встречается еще одна причина неравномерного нагрева при сварке сопротивлением — неравенство сечений свариваемых деталей. Например, при сварке труб из-за допустимых отклонений в размерах проката разница сечений может достигать 10—15%. Неравенство сечений приводит к соответствующему различию плотностей тока. Если учесть, что выделение тепла в проводнике пропорционально квадрату плотности тока, то разница в температуре может достигнуть 20—30%. Следствием этого является неодинаковая деформация свариваемых деталей при осадке, что ведет к понижению качества соединений.

Равномерность нагрева можно повысить специальной подготовкой торцов соединяемых деталей. Для стержней целесообразна коническая подготовка одного из торцов; для труб — снятие фасок под небольшим углом [70]. Так, в процессе сварки сопротивлением труб из стали 20 размером 32 X 5,5 мм нагрев до максимальной температуры 1200° С сопровождался перепадом температуры, достигавшим 400° С для. плоских торцов за ^в = 8-^-\0 сек и только 50—60° С для скошенных кромок под углом 6° за 4« = = 5-ИЗ сек.

При сварке сопротивлением без защиты качество соединений, и в особенности их пластичность, в решающей степени зависит от того, насколько удалось избежать окисления в стыке. Исключить доступ воздуха в зону стыка путем тщательной торцовки и установки свариваемых деталей в машине не удается. Однако наличие больших зазоров между торцами (при их конической подготовке) облегчает окисление.

При умеренной толщине окалины ее можно разрушить (см. § 3) путем направленной деформации с коэффициентом площади кпл =

= 5 (для стали). Необходимость в большой деформации,

требующей в условиях принудительного формирования очень высоких давлений осадки, наряду со значительной неравномерностью нагрева резко ограничивает область рационального применения сварки сопротивлением (на воздухе). Особенно трудно сваривать детали с развитым периметром. При сварке труб с необходимой деформацией исчезает проходное отверстие в стыке. Сварка деталей компактного сечения требует очень больших усилий осадки, передача которых трением через токоподводящие зажимы затруднена.

При сварке сопротивлением проволоки значительная неравномерность нагрева отсутствует, а силовые параметры не имеют 116

решающего значения. Поэтому этот процесс широко используется. Однако необходимая степень деформации для некоторых материалов (ряда высоколегированных сталей, сплавов на никелевой основе) ведет к образованию недопустимых надрывов в зоне соединения, что иногда ограничивает применение сварки сопротивлением.

Г. П. Сахацкий показал, что при равномерном нагреве торцов за счет их специальной подготовки и при быстрой осадке на значительную величину по достижении заданной температуры сварка сопротивлением стержней диаметром до 50 мм и полос толщиной до 20 мм из нелегированной стали может обеспечить соединения с удовлетворительной структурой и свойствами [125]. Общая осадка в процессе нагрева и после его окончания составляет 14— 18 мм при давлении 10—13 кГ/мм2. Для предупреждения образования толстой окалины процесс должен идти с большой скоростью. Время сварки 2—5 сек обеспечивает высокую пластичность соединений с углом загиба 180° . Такой быстрый нагрев возможен при высокой плотности тока, порядка 30—40 а/мм2. В работе [125] нет данных по коэффициенту площади. Ориентировочный расчет показывает, что при суммарной осадке на 18 мм стержней диаметром 40—50 мм Кпл ^ 4. Необходимость в специальной обработке торцов ограничивает эффективное применение такой технологии, а использование ее для сварки деталей с развитым профилем вряд ли даст надежные результаты из-за трудно устранимой в э,том случае неравномерности нагрева.

§ 6. СВАРКА С НАГРЕВОМ ТОКАМИ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ

Находят применение сварочные процессы с кондукционным и индукционным подводом тока. В первом случае нагреваемое изделие включено непосредственно в цепь высокочастотного генератора (машинного с частотой 2,5 или 8 кгц, лампового —70 или 450 кгц) через токоподводящие контакты; во втором случае изделие нагревается замыкающимися в нем вихревыми токами, наводимыми магнитным полем, создаваемым близко расположенным к изделию индуктором, подключенным к генератору т. в. ч. В обоих случаях нагрев т. в. ч. характеризуется значительной неравномерностью, вызванной неравномерным распределением плотности тока по сечению проводника в результате поверхностного эффекта, эффекта близости и катушечного (или кольцевого) эффекта.'

При протекании тока частотой / в уединенном проводнике с удельной электропроводностью V и магнитной проницаемостью ц плотность тока / распределяется в нем по экспоненциальному закону. Степень неравномерности тока тем выше, чем меньше так называемая глубина проникания тока Л ==|/—, соответствующая расстоянию от поверхности проводника до точки, в которой } снижается в е раз.